JPH08179802A - Actuator controller - Google Patents

Actuator controller

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JPH08179802A
JPH08179802A JP32455794A JP32455794A JPH08179802A JP H08179802 A JPH08179802 A JP H08179802A JP 32455794 A JP32455794 A JP 32455794A JP 32455794 A JP32455794 A JP 32455794A JP H08179802 A JPH08179802 A JP H08179802A
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actuator
value data
control
deviation
output
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Masafumi Kubota
雅史 窪田
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Abstract

PURPOSE: To prevent a control system from becoming unstable by the high-order resonance of an actuator without generating any initial inverse response in the control system and without increasing a sampling frequency even in the case of digital control. CONSTITUTION: A displace deviation detecting part 2 detects deviation between a displace position P1 of an actuator 1 and a disk focal point position P2 and outputs a signal S1 showing the value of the deviation. An A/D converting part 3 digitizes the signal S1 and outputs it deviation value data D1. Based on the deviation value data D1, a digital arithmetic part 4 generates control value data D2 with digital arithmetic. A timing control part 5 applies delay time Td satisfying the condition of 0<Td<1/fs to the control value data D2 for controlling the actuator, for which a high-order resonance frequency is fs, and outputs the result as control value data D4. The control value data D4 are supplied through a D/A converting part 6, gain control part 7 and driving amplifier 8 to the actuator 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータ制御装置
に関し、特に光ヘッドのアクチュエータ制御時に発生す
る機械的高次共振を安定化できるアクチュエータ制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator control device, and more particularly to an actuator control device capable of stabilizing a mechanical higher-order resonance generated at the time of controlling an actuator of an optical head.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ディスク記録再生装置の光ヘッドに
は、集束ビームのフォーカス(焦点)調整およびトラッ
クキングを行うためにフォーカスアクチュエータおよび
トラックアクチュエータがそれぞれ設けられており、制
御系を構成してそれぞれ駆動制御している。
2. Description of the Related Art An optical head of an optical disk recording / reproducing apparatus is provided with a focus actuator and a track actuator for adjusting the focus of a focused beam and for tracking, respectively. Controlling.

【0003】しかし、アクチュエータは機械的な共振特
性を有しているので制御系の動作が不安定になる。この
ようなアクチュエータの高次共振による制御系の不安定
化を防止する手段としては、特開昭61−234403
号公報によって開示されているように、制御系の開ルー
プゲインを変化させることなく、開ループ位相だけを所
定量だけ遅らせる全域通過フィルタを制御系ループに挿
入している。
However, since the actuator has mechanical resonance characteristics, the operation of the control system becomes unstable. As means for preventing the instability of the control system due to such higher-order resonance of the actuator, JP-A-61-234403 describes
As disclosed in the publication, an all-pass filter for delaying only the open loop phase by a predetermined amount without changing the open loop gain of the control system is inserted into the control system loop.

【0004】例えば、制御系の開ループ特性図およびナ
イキスト線図が、全域通過フィルタを挿入しないときに
図13および図14にそれぞれ示したようになっている
ものとする。ここでは、アクチュエータの高次共振点は
12kHzであり、この共振周波数近傍で制御系開ルー
プ位相が反転している。また、図14のナイキスト線図
に示したように、制御系のゲイン余裕は1dB程度であ
る。一般にゲイン余裕が1dB程度では、アクチュエー
タの経時的な性能変化や外乱等に対応しきれず、制御系
が発振することもあり実用的でない。従って、制御系の
ゲイン余裕としは10dB程度確保することが望まし
い。
For example, it is assumed that an open-loop characteristic diagram and a Nyquist diagram of a control system are as shown in FIGS. 13 and 14 when an all-pass filter is not inserted. Here, the higher-order resonance point of the actuator is 12 kHz, and the control system open-loop phase is inverted near this resonance frequency. Further, as shown in the Nyquist diagram of FIG. 14, the gain margin of the control system is about 1 dB. In general, when the gain margin is about 1 dB, it is not practical to cope with a change in performance of the actuator over time or disturbance, and the control system may oscillate. Therefore, it is desirable to secure about 10 dB as the gain margin of the control system.

【0005】いま、例えば、図11に示す回路で構成さ
れ、図12に示す特性を有する全域通過フィルタを制御
系に挿入したとすれば、制御系の開ループ特性およびナ
イキスト線図は、図15および図16にそれぞれ示すよ
うになる。すなわち、全域通過フィルタを挿入したこと
により、開ループゲインは変化しないが開ループ位相だ
けが遅れ、従って、図16に示したナイキスト線図のよ
うに、制御系のゲイン余裕を10dB程度確保でき、ア
クチュエータの高次共振に対して制御系を安定化でき
る。
If an all-pass filter having the circuit shown in FIG. 11 and having the characteristics shown in FIG. 12 is inserted into the control system, for example, the open-loop characteristics and the Nyquist diagram of the control system are as shown in FIG. 16 and FIG. That is, by inserting the all-pass filter, the open-loop gain does not change, but only the open-loop phase is delayed. Therefore, as shown in the Nyquist diagram shown in FIG. 16, a gain margin of the control system can be secured about 10 dB. The control system can be stabilized against the higher-order resonance of the actuator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、全域
通過フィルタを用いてアクチュエータ高次共振の安定化
をはかる場合には、以下のような問題点がある。
As described above, when stabilizing the high-order resonance of the actuator by using the all-pass filter, there are the following problems.

【0007】1.制御系の初期応答が逆方向に生じるの
で、良好な制御性能が得られない。
1. Since the initial response of the control system occurs in the opposite direction, good control performance cannot be obtained.

【0008】例えば、全域通過フィルタが図11に示し
た回路構成であるとすれば、伝達関数は、 (−s+p0 )/(s+p0 ) ………(1) とな
る。 但し、p0 =1/CR>0、s:ラプラス演算子 いま、p0 =2π×14400として式(1)のステッ
プ応答を求めれば、図17に示すように、初期応答が定
常状態とは逆方向に生じる。これは、系の初期運動が全
域通過フィルタの伝達関数の分子多項式中の微分項sに
強く影響され、定常状態では系の応答がsの係数符号と
は逆方向に落ち着くからである。制御系出力の初期的な
逆応答は、アクチュエータ出力の初期的な逆応答を励起
する。このように従来の全域通過フィルタを含む制御系
では、系の初期応答において良好な制御性能が期待でき
ない。
For example, if the all-pass filter has the circuit configuration shown in FIG. 11, the transfer function is (-s + p 0 ) / (s + p 0 ) ... (1). However, p 0 = 1 / CR> 0, s: Laplace operator Now, if the step response of the equation (1) is obtained with p 0 = 2π × 14400, as shown in FIG. It occurs in the opposite direction. This is because the initial motion of the system is strongly influenced by the differential term s in the numerator polynomial of the transfer function of the all-pass filter, and the response of the system settles in the opposite direction to the coefficient sign of s in the steady state. The initial reverse response of the control system output excites the initial reverse response of the actuator output. As described above, in the control system including the conventional all-pass filter, good control performance cannot be expected in the initial response of the system.

【0009】2.デジタル演算によるデジタル制御系の
実現が困難である。
2. It is difficult to realize a digital control system by digital calculation.

【0010】デジタル演算を前提としたデジタル制御系
において、式(1)の全域通過フィタを実現することを
考える。
Consider realizing the all-pass filter of the equation (1) in a digital control system on the premise of digital operation.

【0011】いま、式(1)に0次ホールドを使ってz
変換すれば式(2)を得る。
Now, using the zero-order hold in equation (1), z
When converted, the formula (2) is obtained.

【0012】 [0012]

【0013】但し、T:サンプリング周期 式(2)のゲインは、z=exp(sT)の関係を用い
ると次式(3)として得られる。
However, T: sampling period The gain of the equation (2) can be obtained as the following equation (3) by using the relation of z = exp (sT).

【0014】 [0014]

【0015】但し、ω=2πf、f:周波数 式(3)のゲインが0dBとなる条件は、p0 =0 o
r T=0 or ω×T=2πn(n=0,1,2,
…)となる。よって、任意のp0 ,ωに対して、制御系
の開ループゲインを変化させないためには、すなわち、
式(3)のゲインを0dBとするためには、サンプリン
グ周期Tを十分短く設定する必要がある。
Ω = 2πf, f: frequency The condition that the gain of equation (3) becomes 0 dB is p 0 = 0 o
r T = 0 or ω × T = 2πn (n = 0, 1, 2,
…) Therefore, in order not to change the open loop gain of the control system for arbitrary p 0 and ω,
In order to set the gain of Expression (3) to 0 dB, it is necessary to set the sampling period T to be sufficiently short.

【0016】図18は、サンプリング周波数(1/T)
を60,240,960kHzとしたときの、式(3)
のフィルタゲインを示している(但し、p0 =2π×1
4400)。図18に示されているように、全域通過フ
ィルタを離散化してゲイン変化分を無視可能な1dB以
内にするためには、サンプリング周波数は1MHz程度
となり、フィルタの極の70倍程度に高くする必要があ
る。
FIG. 18 shows the sampling frequency (1 / T).
(3) when is set to 60, 240, 960 kHz
(Where p 0 = 2π × 1)
4400). As shown in FIG. 18, in order to make the all-pass filter discretized so that the gain variation is within negligible 1 dB, the sampling frequency is about 1 MHz, and it is necessary to increase the sampling frequency to about 70 times the pole of the filter. There is.

【0017】一般に、アクチュエータの高次共振点は、
制御系の制御周波数帯域よりも高い周波数に存在する。
また、実用的なサンプリング周波数は、制御周波数帯域
の5〜20倍の周波数である。よって、デジタル制御系
で高次共振安定化のための全域通過フィルタを実現する
ためには、所望の制御周波数帯域に必要なサンプリング
周波数よりも更に高いサンプリング周波数が必要とな
る。また、サンプリング周波数が高くなれば、デジタル
演算回路の高性能化が要求されるので制御系のコストが
大幅に増大し、実用上実現することは困難である。
Generally, the higher-order resonance point of the actuator is
It exists at a frequency higher than the control frequency band of the control system.
A practical sampling frequency is a frequency that is 5 to 20 times the control frequency band. Therefore, in order to realize the all-pass filter for stabilizing the high-order resonance in the digital control system, a sampling frequency higher than the sampling frequency required for the desired control frequency band is required. Further, if the sampling frequency becomes higher, higher performance of the digital arithmetic circuit is required, so that the cost of the control system increases significantly, which is difficult to realize in practice.

【0018】本発明の目的は、アクチュエータの高次共
振による制御系の不安定化を防止するに際し、制御系に
初期的な逆応答を生じさせることなく、また、デジタル
制御においてもサンプリング周波数を高くすることなく
実現できるアクチュエータ制御装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to prevent the control system from becoming unstable due to the higher-order resonance of the actuator without causing an initial reverse response in the control system and increasing the sampling frequency in digital control. It is an object of the present invention to provide an actuator control device which can be realized without performing.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明のアクチュエータ
制御装置は、アクチュエータの変位位置と設定位置との
偏差を検出して偏差値信号を出力する変位偏差検出手段
と、サンプリング周期のパルスに応じて前記偏差値信号
をデジタル化して偏差値データとして出力するA−D変
換手段と、前記偏差値データから前記アクチュエータを
制御する制御値データを生成するデジタル演算手段と、
前記アクチュエータの高次共振周波数をfsとしたとき
前記制御値データに対して0<Td<1/fsを満足す
る遅延時間Tdを与えるタイミング調整手段と、このタ
イミング調整手段の出力データに基づき前記アクチュエ
ータを駆動する駆動手段とを備える。
An actuator control device of the present invention detects a deviation between a displacement position and a set position of an actuator and outputs a deviation value signal, and a displacement deviation detecting means according to a pulse of a sampling cycle. A / D conversion means for digitizing the deviation value signal and outputting it as deviation value data, and digital operation means for generating control value data for controlling the actuator from the deviation value data,
Timing adjusting means for providing a delay time Td satisfying 0 <Td <1 / fs to the control value data when a higher-order resonance frequency of the actuator is fs, and the actuator based on output data of the timing adjusting means And driving means for driving.

【0020】上記構成において、前記タイミング調整手
段は、入力クロックを分周して前記サンプリング周期の
パルスを出力する分周器と、前記分周器の出力パルスに
応じてリセットして前記入力クロックをカウントするカ
ウンタと、このカウンタのカウント値と外部から設定さ
れる設定値とを比較し一致したときにパルスを出力する
比較器と、縦続接続された複数のフリップフロップを有
し前記分周器の出力パルスに応じて動作して前記デジタ
ル演算手段が出力する前記制御値データを所定時間遅延
させる第1の遅延回路と、前記比較器が出力するパルス
に応じて動作するフリップフロップを有し前記第1の遅
延回路が出力する制御値データを所定時間遅延させる第
2の遅延回路とを備える。
In the above configuration, the timing adjusting means may divide the input clock and output a pulse of the sampling period, and may reset the input clock in response to an output pulse of the frequency divider. A counter that counts, a comparator that compares a count value of the counter with a set value set from the outside and outputs a pulse when they match, and a plurality of cascade-connected flip-flops; A first delay circuit that operates in response to an output pulse and delays the control value data output by the digital operation means for a predetermined time; and a flip-flop that operates in response to a pulse output by the comparator. A second delay circuit for delaying the control value data output from the one delay circuit for a predetermined time.

【0021】[0021]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、光ヘッドのフォーカスもしくはトラッキングア
クチュエータを制御対象とし、サンプリング周波数60
kHzでデジタル化してデジタル演算により制御する装
置を示している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which a focus or tracking actuator of an optical head is controlled and a sampling frequency 60
It shows a device that digitizes at kHz and controls by digital operation.

【0023】変位偏差検出部2は、アクチュエータ1の
変位位置P1とディスク合焦点位置P2との偏差を検出
し、偏差値を示す電気的な信号S1を生成する。A−D
変換部3は、サンプリング周期のクロックパルスCLK
2に応じて、偏差値を示す信号S1をデジタル化して偏
差値データD1に変換する。
The displacement deviation detecting section 2 detects a deviation between the displacement position P1 of the actuator 1 and the disk focus position P2, and generates an electric signal S1 indicating the deviation value. A-D
The conversion unit 3 outputs a clock pulse CLK having a sampling period.
According to 2, the signal S1 indicating the deviation value is digitized and converted into deviation value data D1.

【0024】デジタル演算部4は、離散化されたリード
・ラグフィルタ、ラグ・リードフィルタ、ローパスフィ
ルタ等の周知のデジタルフィルタを有し、入力する偏差
値データD1および偏差値データD1の過去値および出
力する制御値データD2の過去値に基づき、予め設定さ
れたフィルタ定数との和積演算処理を実行し、所望の制
御系開ループゲイン周波数特性となるように制御値デー
タD2を生成する。
The digital operation section 4 has a well-known digital filter such as a discretized lead-lag filter, lag-lead filter, low-pass filter, etc., and inputs the deviation value data D1 and past values of the deviation value data D1. Based on the past value of the control value data D2 to be output, the product operation with a preset filter constant is executed to generate the control value data D2 so that the desired control system open loop gain frequency characteristic is obtained.

【0025】タイミング調整部5は、従来例における全
通過フィルタと同様な目的で設けられるものであり、制
御値データD2に対してゲインを変化させずに所定時間
だけ遅らせ、制御値データD4として出力する。詳細に
ついては後述する。
The timing adjustment section 5 is provided for the same purpose as the conventional all-pass filter, and delays the control value data D2 by a predetermined time without changing the gain, and outputs the control value data D4. I do. Details will be described later.

【0026】D−A変換部6は制御値データD4をアナ
ログ化する。ゲイン調整部7は例えば可変抵抗器で構成
され、制御系開ループDCゲインを調整する。駆動アン
プ8は、ゲイン調整部7の出力を電力増幅して光ヘッド
のアクチュエータ1を駆動する。
The DA converter 6 converts the control value data D4 into an analog signal. The gain adjusting unit 7 is composed of, for example, a variable resistor, and adjusts the control system open loop DC gain. The drive amplifier 8 power-amplifies the output of the gain adjustment unit 7 and drives the actuator 1 of the optical head.

【0027】図2はタイミング調整部5の一例を示すブ
ロック図である。また、図3は動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the timing adjusting section 5. FIG. 3 is a timing chart showing the operation.

【0028】分周器51は、デジタル演算部4の動作ク
ロックを入力クロックCLK1として分周し、サンプリ
ング周波数(60kHz)と同一周期Tのクロックパル
スCLK2を出力する。本実施例では、図3に示したよ
うに、周期hの入力クロックCLK1を1/8に分周し
てサンプリング周期(T=8h)のクロックパルスCL
K2としている。このクロックパルスCLK2は、カウ
ンタ52および複数のフリップフロップ回路FF0〜F
Fnにそれぞれ供給される。また、A−D変換部3にも
供給されてサンプリングパルスとして利用される。
The frequency divider 51 divides the operation clock of the digital operation section 4 as an input clock CLK1 and outputs a clock pulse CLK2 having the same period T as the sampling frequency (60 kHz). In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the input clock CLK1 having the period h is divided into 1/8 and the clock pulse CL having the sampling period (T = 8h) is obtained.
K2. This clock pulse CLK2 is applied to the counter 52 and the plurality of flip-flop circuits FF0-F0.
Fn. Further, it is also supplied to the A / D converter 3 and used as a sampling pulse.

【0029】カウンタ52は、クロックパルスCLK2
に応じてリセットして入力クロックCLK1をカウント
し、カウント値CN(「0」〜「7」)を比較器53へ
出力する。比較器53は、カウント値CNと外部から供
給される設定値kとを比較し、一致したときにクロック
パルスCLK3を出力する。例えば、外部から供給され
る設定値kが「4」であれば、図3に示したように、カ
ウンタ52のカウント値CNが「4」となったときにク
ロックパルスCLK3を出力する。
The counter 52 has a clock pulse CLK2
To count the input clock CLK1 and output the count value CN (“0” to “7”) to the comparator 53. The comparator 53 compares the count value CN with a setting value k supplied from the outside, and outputs a clock pulse CLK3 when they match. For example, when the set value k supplied from the outside is "4", the clock pulse CLK3 is output when the count value CN of the counter 52 becomes "4" as shown in FIG.

【0030】縦続接続されたn+1段のフリップフロッ
プ回路FF0〜FFnにより構成される遅延回路54
は、クロックパルスCLK2に応じて入力データを更新
し、制御値データD2をクロックパルスCLK2のn周
期分(n・8h)だけ遅延させて制御値データD3とし
て出力する。
A delay circuit 54 composed of n + 1 stages of flip-flop circuits FF0 to FFn connected in cascade.
Updates the input data according to the clock pulse CLK2, delays the control value data D2 by n cycles (n · 8h) of the clock pulse CLK2, and outputs the control value data D3.

【0031】遅延回路55はフリップフロップ回路であ
り、クロックパルスCLK3に応じて制御値データD3
を更新し、所定時間(4h)だけ制御値データD3を遅
延させて制御値データD4として出力する。従って、全
体では(n・8h+4h)の遅延時間となる。
The delay circuit 55 is a flip-flop circuit, and the control value data D3 is generated according to the clock pulse CLK3.
Is updated, and the control value data D3 is delayed by a predetermined time (4h) and output as control value data D4. Therefore, the total delay time is (n · 8h + 4h).

【0032】一般的に、入力クロックCLK1の周期を
hとし、分周部51においてm(mは1以上の整数)分
周するものとし、比較器53における設定値をk(k=
0,1,2,……,m−1)とし、遅延部54における
フリップフロップ回路をn+1個とすれば、タイミング
調整部5が制御値データD1に与える遅延時間Tdは、 Td=(n・m・h)+(k・h)……(5) とな
る。
Generally, it is assumed that the period of the input clock CLK1 is h, the frequency is divided by m (m is an integer of 1 or more) in the frequency dividing section 51, and the set value in the comparator 53 is k (k = k).
0, 1, 2,..., M−1) and n + 1 flip-flop circuits in the delay unit 54, the delay time Td given to the control value data D1 by the timing adjustment unit 5 is Td = (n · m · h) + (k · h) (5)

【0033】図4は、Td=18μsとした場合のタイ
ミング調整部5のゲインおよび位相特性を示している。
また、図5は、この場合のステップ応答を示している。
なお、アクチュエータ高次共振周波数がfs(Hz)で
あれば、遅延時間Tdは、0<Td<1/fsに設定す
ればよい。このようにすれば、従来例における全域通過
フィルタと同様な機能を、高いサンプリング周波数にす
ることなく、また、初期的な逆応答が生じることなく実
現できる。
FIG. 4 shows the gain and phase characteristics of the timing adjusting section 5 when Td = 18 μs.
FIG. 5 shows a step response in this case.
If the actuator higher-order resonance frequency is fs (Hz), the delay time Td may be set to 0 <Td <1 / fs. With this configuration, the same function as that of the all-pass filter in the conventional example can be realized without increasing the sampling frequency and without generating an initial reverse response.

【0034】いま、制御系にタイミング調整部5が挿入
されていないときの制御系開ループゲインおよび開ルー
プ位相が図6に示したようになっており、また、ナイキ
スト線図が図7に示したようになっているものとする。
すなわち、開ループ位相が反転する周波数近傍にアクチ
ュエータの高次共振点(fs=12kHz)が存在し、
制御系のゲイン余裕は1dB程度しかとれていないもの
とする。
Now, the control system open loop gain and open loop phase when the timing adjusting section 5 is not inserted in the control system are as shown in FIG. 6, and the Nyquist diagram is shown in FIG. It is supposed to be like this.
That is, a higher-order resonance point (fs = 12 kHz) of the actuator exists near the frequency at which the open-loop phase is inverted,
It is assumed that the gain margin of the control system is only about 1 dB.

【0035】このような制御系にタイミング調整部5を
挿入すれば、制御系の開ループゲインおよび開ループ位
相は図8に示したようになり、また、ナイキスト線図は
図9に示したようになる。すなわち、アクチュエータ高
次共振点での制御系の開ループ位相が遅れるので、図9
に示したように、制御系のゲイン余裕は10dB程度確
保でき、アクチュエータ高次共振に対する制御系の安定
化を実現できる。
When the timing adjusting section 5 is inserted in such a control system, the open loop gain and open loop phase of the control system are as shown in FIG. 8, and the Nyquist diagram is as shown in FIG. become. That is, since the open loop phase of the control system at the actuator higher-order resonance point is delayed,
As shown in (1), the gain margin of the control system can be secured about 10 dB, and the control system can be stabilized against the higher-order resonance of the actuator.

【0036】なお、本実施例では、デジタル演算部4の
動作クロックを入力クロックCLK1として使用してい
るが、0<Tc<1/fsを満足する任意の周期Tcの
クロックを使用することができる。
In this embodiment, the operation clock of the digital operation section 4 is used as the input clock CLK1, but a clock having an arbitrary cycle Tc satisfying 0 <Tc <1 / fs can be used. .

【0037】図10は、タイミング調整部の他の実施例
を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the timing adjustment unit.

【0038】タイミング調整部9は、n+1段のレジス
タ回路により構成されるシフトレジスタを有し、周期H
のクロックパルスCLK4に応じて制御値データD2を
シフトさせることにより、制御値データD2をクロック
パルスCLK4のn周期分だけ遅延させて制御値データ
D3として出力できる。
The timing adjustment section 9 has a shift register composed of n + 1 stages of register circuits, and has a cycle H
By shifting the control value data D2 according to the clock pulse CLK4, the control value data D2 can be output as the control value data D3 with a delay of n cycles of the clock pulse CLK4.

【0039】すなわち、タイミング調整部9が制御値デ
ータD1に与える遅延時間Tdは、 Td=n・H ……(6) となる。
That is, the delay time Td given to the control value data D1 by the timing adjustment section 9 is as follows: Td = n · H (6)

【0040】ここで、アクチュエータ高次共振周波数が
fs(Hz)であれば、遅延時間Tdとして、0<Td
<1/fsに設定すればよい。
Here, if the actuator higher-order resonance frequency is fs (Hz), 0 <Td is set as the delay time Td.
It may be set to <1 / fs.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
クチュエータの高次共振による制御系の不安定化を防止
するに際し、高次共振周波数がfsであるアクチュエー
タを制御する制御値データに対して、0<Td<1/f
sを満足する遅延時間Tdを与えるタイミング調整部を
設けることにより、初期的な逆応答を生じさせることな
く、また、サンプリング周波数を高くする必要もなく、
制御系の安定化を容易に実現できる。
As described above, according to the present invention, in order to prevent instability of the control system due to higher-order resonance of the actuator, control value data for controlling the actuator whose higher-order resonance frequency is fs is used. And 0 <Td <1 / f
By providing the timing adjustment unit that provides the delay time Td that satisfies s, no initial reverse response occurs, and there is no need to increase the sampling frequency.
The control system can be easily stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したタイミング調整部の一例を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a timing adjustment unit illustrated in FIG. 1;

【図3】タイミング調整部5の動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing an operation of a timing adjustment unit 5;

【図4】タイミング調整部5のゲインおよび位相特性の
一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of gain and phase characteristics of a timing adjustment unit 5;

【図5】タイミング調整部5のステップ応答を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a step response of the timing adjustment unit 5;

【図6】タイミング調整部5を除去したときの制御系の
開ループゲインおよび開ループ位相を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an open-loop gain and an open-loop phase of a control system when the timing adjustment unit 5 is removed.

【図7】タイミング調整部5を除去したときの制御系の
ナイキスト線図である。
FIG. 7 is a Nyquist diagram of a control system when the timing adjustment unit 5 is removed.

【図8】タイミング調整部5を挿入したときの制御系の
開ループゲインおよび開ループ位相を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an open-loop gain and an open-loop phase of a control system when a timing adjusting unit 5 is inserted.

【図9】タイミング調整部5を挿入したときの制御系の
ナイキスト線図である。
FIG. 9 is a Nyquist diagram of the control system when the timing adjustment unit 5 is inserted.

【図10】図1に示したタイミング調整部の他の実施例
を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the timing adjustment unit shown in FIG. 1;

【図11】従来例の全域通過フィルタの一例を示す回路
図である。
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional all-pass filter.

【図12】図12に示した全域通過フィルタの特性を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing characteristics of the all-pass filter shown in FIG.

【図13】全域通過フィルタを挿入しないときの制御系
の開ループゲインおよび開ループ位相を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an open-loop gain and an open-loop phase of a control system when an all-pass filter is not inserted.

【図14】全域通過フィルタを挿入しないときの制御系
のナイキスト線図である。
FIG. 14 is a Nyquist diagram of a control system when an all-pass filter is not inserted.

【図15】全域通過フィルタを挿入したときの制御系の
開ループゲインおよび開ループ位相を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an open-loop gain and an open-loop phase of a control system when an all-pass filter is inserted.

【図16】全域通過フィルタを挿入したときの制御系の
ナイキスト線図である。
FIG. 16 is a Nyquist diagram of a control system when an all-pass filter is inserted.

【図17】図12に示した全域通過フィルタのステップ
応答を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a step response of the all-pass filter shown in FIG.

【図18】全域通過フィルタを離散化して実現する場合
のサンプリング周波数に対するゲインおよび位相特性を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating gain and phase characteristics with respect to a sampling frequency when an all-pass filter is realized by discretization.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アクチュエータ 2 変位偏差検出部 3 A−D変換部 4 デジタル演算部 5,9 タイミング調整部 8 駆動アンプ 51 分周器 52 カウンタ 53 比較器 55,54 遅延回路 CLK1 入力クロック(周期h) CLK2 クロックパルス(サンプリング周期T) CN カウンタ52の出力値 D1 偏差値データ D2〜D4 制御値データ S1 偏差値を示す信号 1 Actuator 2 Displacement deviation detection unit 3 A-D conversion unit 4 Digital operation unit 5, 9 Timing adjustment unit 8 Drive amplifier 51 Frequency divider 52 Counter 53 Comparator 55, 54 Delay circuit CLK1 Input clock (cycle h) CLK2 Clock pulse (Sampling cycle T) CN output value of the counter 52 D1 deviation value data D2-D4 control value data S1 signal indicating deviation value

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アクチュエータの変位位置と設定位置と
の偏差を検出して偏差値信号を出力する変位偏差検出手
段と、サンプリング周期のパルスに応じて前記偏差値信
号をデジタル化して偏差値データとして出力するA−D
変換手段と、前記偏差値データから前記アクチュエータ
を制御する制御値データを生成するデジタル演算手段
と、前記アクチュエータの高次共振周波数をfsとした
とき前記制御値データに対して0<Td<1/fsを満
足する遅延時間Tdを与えるタイミング調整手段と、こ
のタイミング調整手段の出力データに基づき前記アクチ
ュエータを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とす
るアクチュエータ制御装置。
1. A displacement deviation detecting means for detecting a deviation between a displacement position of an actuator and a set position and outputting a deviation value signal, and the deviation value signal digitized in accordance with a pulse of a sampling cycle to obtain deviation value data. Output A-D
Conversion means, digital operation means for generating control value data for controlling the actuator from the deviation value data, and 0 <Td <1/0 for the control value data when the higher-order resonance frequency of the actuator is fs. An actuator control device comprising: a timing adjusting unit that provides a delay time Td that satisfies fs; and a driving unit that drives the actuator based on output data of the timing adjusting unit.
【請求項2】 前記タイミング調整手段は、入力クロッ
クを分周して前記サンプリング周期のパルスを出力する
分周器と、前記分周器の出力パルスに応じてリセットし
て前記入力クロックをカウントするカウンタと、このカ
ウンタのカウント値と外部から設定される設定値とを比
較し一致したときにパルスを出力する比較器と、縦続接
続された複数のフリップフロップを有し前記分周器の出
力パルスに応じて動作して前記デジタル演算手段が出力
する前記制御値データを所定時間遅延させる第1の遅延
回路と、前記比較器が出力するパルスに応じて動作する
フリップフロップを有し前記第1の遅延回路が出力する
制御値データを所定時間遅延させる第2の遅延回路とを
備えることを特徴とする請求項1記載のアクチュエータ
制御装置。
2. The frequency adjusting device according to claim 1, wherein the timing adjusting unit divides an input clock and outputs a pulse having the sampling period, and counts the input clock by resetting according to an output pulse of the frequency divider. A counter, a comparator for comparing the count value of the counter with a set value set from outside and outputting a pulse when they match, and a plurality of cascade-connected flip-flops, the output pulse of the frequency divider; A first delay circuit that operates in response to the control signal data and delays the control value data output by the digital operation means for a predetermined time, and a flip-flop that operates in response to a pulse output by the comparator. 2. The actuator control device according to claim 1, further comprising a second delay circuit that delays the control value data output from the delay circuit for a predetermined time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016085060A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 株式会社小野測器 Speed measurement device
CN112485519A (en) * 2020-12-03 2021-03-12 成都市精准时空科技有限公司 Method, system, device and medium for measuring absolute frequency difference based on delay line

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